Corrosion en Medios Naturales

CORROSIÓN EN CONTACTO CON MEDIOS

NATURALES

2AEJBMedios Naturales

CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓNÍndice

1.- Corrosión Atmosférica

2.- Corrosión en Agua

Dulce

3.- Corrosión Marina

4.- Corrosión Mat.

Enterrados


CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN

“Deterioro de los materiales metálicos en contacto con el aire a temperatura ambiente”= 50% de las pérdidas por corrosión


• HUMEDAD:• HR < 20-30%: No hay película húmeda. Tendremos una corrosión directa(corrosión seca).• HR > 40-50%: Hay película húmeda = Corrosión electroquímica.


CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN1.1.- Película húmeda

Formación de la película húmeda:• Condensación POR CAPILARIDAD: ⇩Radiode curvatura (capilares), ⇧HR.

Grietas, resquicios, contacto, poros!!!

• CONDENSACIÓN POR ADSORCIÓN: Fuerzas de atracción entre las moléculas del agua (polares) y las superficies metálicas.• CONDENSACIÓN QUÍMICA: Fijación del agua por óxidos, hidróxidos, etc.


CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN1.2.- Mecanismo

ELECTROLITO =AGUA + CONTAMINANTES

• Contaminantes: SO2, Cl-, Nox

MECANISMO Electroquímico

•Ánodo: Me → Men+ + ne-

•Cátodo: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-

Men+ + nOH- → Me(OH)n

Me(OH)n + O2 → MeOnxH2O

¿MECANISMO?


CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN1.3.- Velocidad de corrosión

Velocidad de Corrosión:1.-Espesor película húmeda.2.- Contaminación atmosférica:

• SO2: Combustiones• Cl-: Atmósferas marinas• NOx: Combustiones

3.- Lluvia ácida.4.-Tiempo de humectación.


CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN1.3.1.- Espesor de película húmeda

• <10 μm: Difícil disolucióndel catión. Velocidad de corrosión despreciable.

• 10-100 μm: La velocidadaumenta con el espesor.

• >100 μm: Control catódico, dificil acceso del O2.

• >1 mm: Inmersión.


CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN1.3.2.- Contaminación. SO2

• Influye a partir de una HR.• Forma H2SO4:

• H2SO4 despolariza la reacción anódica y SO2despolariza la reacción catódica.• Solubilidad del SO2 en agua > Solubilidad del O2, mayor concentración en el electrolito que en aire.

No RevestimientoNecesita Revestimiento

MeSO4 y Me(OH)2FeOOH (goetita) y Fe2O3∙H2O (hematites).

No hay regeneraciónH2SO4 se regeneraNo Férreos (Cu, Zn, Al)Mat. Férreos



• Distancia al mar

• Dirección del viento.

• DESPOLARIZANTE: Formación de HCl (pH) y aumento conductividad del electrolito.

• DESPASIVANTE: Rotura capa pasiva y corrosión por picaduras.

• Aumento de la corriente de pasivación = aumenta la vel. de corrosión generalizada.

1.3.2.- Contaminación. Cl-


CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN1.3.2.- Contaminación. NOx

• Menor influencia que SO2 y Cl-

• HR ≈ 50% → Aumentan la velocidad de corrosión.

• HR > 50% → Película húmeda hace de barrera.


CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN1.3.3.- Lluvia ácida

En ambientes con alta contaminación, la atmósfera puede tener:

• HCl (combustiones, PVC)

• HNO3 (hidrocarburos)

• H2SO4

• Ácidos orgánicos

La lluvia los hace llegar a las estructuras.

•Efecto: disminución del pH y despolarización


CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN1.4.- Resumen y Protección

Factores:• Tiempo de humectación (cuando película >10 μm).• Atmósfera Rural (no contaminantes).• Atmósfera Urbana e Industrial (SO2 y NO2).• Atmósfera Marina (Cl-)• C=A∙tn A=Corrosión del primer año

n<1 (según metal, atmósfera)

Métodos de protección:• Protección catódica• Pintura anticorrosiva• Disminución de HR• Inhibidores en fase vapor en espacios limitados


CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN1.4.- Resumen y Protección


CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN2.- Corrosión en Agua Dulce

• Cuando la película húmeda es >1 mm: Inmersión.

ELECTROLITO = AGUA + Gases (CO2)

MECANISMO = Mecanismo electroquímico


•Cátodo: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-

CUIDADO!!: Pilas de aireación diferencial, corrosión en resquicio.


CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN2.1- Agresividad agua dulce. O2

• Solubilidad baja en agua → Control CATÓDICO

• ACERO:

•⇧Velocidad del fluido →⇧Vel. de corrosión hasta llegar a fenómenos de erosión-corrosión.

•>12-15 mlO2/litro → Pasivación.

• En sistemas cerrados el O2 se suele consumir al principio → No corrosión.



2.2- Agresividad agua dulce. CO2

• Acero: Influencia mínima. A concentraciones muy altas puede formar ácido carbónico.

• Galvanizados: Formación de carbonato básico de Zn → ⇧Vel. corrosión.

• Cobre: Formación de carbonatos y picaduras.

• IS=pHreal – pHs (pCa; pAlc; pK2; pKs)

•IS>0 Tendencia a formar capas protectoras

•IS<0 Agua agresiva



2.3- Temperatura y pH

• Acero: ⇧Temperatura → ⇧Vel corrosión

•Zinc → A 60ºC de ZnOH a ZnO: catódico!!!

→ pH<6 o pH>12 ⇧Vel. Corrosión.

Pasivación del acero (fragilización por H)

pH>10Poca influencia4<pH<10

Disolución de productos oxidados→⇧Vel. Corrosión

pH<4



Número de muestra0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

pH

4

5

6

7

8

9

10

11

12




Fe Zn

Fe Zn



CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN2.4- Resistividad

• ⇧Resistividad → Ánodo más localizado

• ⇩Resistividad → Mayor extensión de la pila

Evitar la introducción de O2

Uso de inhibidores para ⇩O2 disuelto

Evitar la formación de pares galvánicos

No superar los 60ºC con acero galvanizado

2.5- Recomendaciones


CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN3.- Corrosión Marina

Agua del mar:• Alta conductividad (0,03 S/cm)• Mayor solubilidad de O2+Agitación→Bajapolarización incluso en profundidad• Cl-!!!→Picaduras

→⇧Velocidad de corrosión generalizada• Corrosión microbiológica• pH≈8,2 →Materia orgánica puede acidificar

→CO2 superficial puede dar pH=9



Puede aparecer todo tipo de corrosiones:•Generalizada (acero 0,12-0,15 mm/año)•Aireación diferencial (fouling)•Galvánica (conductividad)•Por picaduras y SCC (Cl-)•Corrosión-erosión (agitación)•Corrosión-fatiga (hélices)•Microbiológica

•Biofouling: Velo biológico. Aportan sustancias agresivas y provocan aireación diferencial




CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN3.1.- Influencia de la profundidad

→Corrosión atmosférica

} Polarización catódica

} No O2, bacterias anaeróbicas

→Lo peor (película de 100 μm} ⇩Contenido de O2

→Mínimo O2 } ⇧Contenido de O2,no mat. orgánica que oxidar


CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN4.- Corrosión Mat. Enterrados

• Conducciones de agua, de gas, petróleo, cables, anclajes.

• Terrenos: ≠composión, ≠granulometría, ≠humedad, ≠pH, ≠resistividad, ≠aireación, ≠NIVEL DE CORROSIVIDAD.

Mecanismo electroquímico (si humedad suf.)


•Cátodo: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-



• Granulometrías desde 0,07÷2mm hasta partículas coloidales:

Partículas gruesas: suelos secos y aireados.

Arcillosos: suelos húmedos, conductores, agresivos.

• Zanjas: Relleno menos compacto, más permeable

al O2 y al H2O.En las zonas de asiento condensación

capilar.

4.- Corrosión Mat. Enterrados



Terrenos muy húmedos:

• Reacción anódica despolarizada

• Reacción catódica difícil. Control catódico

Terrenos intermedios: LOS + AGRESIVOS

Terrenos muy secos:

•No película conductora

•Fuerte control anódico

4.1.- Terrenos


CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN4.2.- Factores

• Resistividad: +conductures → +agresivos

• pH →Generalmente neutro o alcalino.

→>9 Corrosión alcalina de anfóteros.

→CO2 puede formar H2CO3 y volverlo ácido, pasando la reacción

catódica a ser reductora de H+

→despolariz. catódica.

• Contenido en sales: Cl- y SO4= rompen la

capa pasiva.


CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN4.3.- Micro y Macropilas

• Terreno resistivo: No Macropilas, Si Micropilas por heterogeneidades → Corrosión generalizada no severa• Terreno conductor: Macropilas → Ataques locales severos en zonas anódicas (zonas arcillosas).• Corrientes vagabundas + electrolito=pila

Región de entrada=cátodoRegión de salida=ánodo


CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN4.4.- Corrosión por picaduras

• Fenómenos muy localizados de aireación diferencial.

• Fallos locales de revestimiento.

• Zonas de salida de corrientes vagabundas.

• Resquicios donde no alcanza la corriente de protección.

• Efecto de iones agresivos (Cl-).


2.- Corrosión en Agua

Dulce

3.- Corrosión Marina

4.- Corrosión Mat.

Enterrados

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